欧姆表实现不同倍率的原理

1、如何实现欧姆表的不同倍率有这样一道实验题,共有两问,现只讨论其第二问,题目如下：2将G表改装成两种倍率 如“X1、“X10 的欧姆表.现有两种备选电路,如图2和图3所示,那么图,选填“2或“3为合理电路；另一种电路不合理的原因是,在合理的电路中,当开关S合向端,这时的欧姆表是较大的倍率挡.s10的欧姆表不理解,不知如何实现欧姆表的不同倍率内.当被测电阻R接入电路后,通过表头的电流rRgRoRx即Rx亨rRgRo由上式可知,对给定的欧姆表,I与R有一一对应的关系,所以由表头指针的位置可以知道R的大小.为了读数方便,事先在刻度盘上直接标出欧姆值.由欧姆表的原理可以看出,与电流表或电压表不同,欧姆表

2、的刻度有以下三个显着特点：1、电流表及电压表的刻度越向右数值越大,欧姆表那么相反,这是由于R越小I越大造成的.每个欧姆表刻度盘的最右端相同,贝U对此申柏电阻相同,即同一种倍率其它答案意思饼酌情绐在测试时, 考道题的得分率很低,b郎使是得削勺同里也有很多7是随机猜想的.学生普遍附无从下乎,木却如何分析,究其原W是对“改盘成两种倍至如“x1、“x欧姆表的才 :同倍率问题那么需要先回忆日下欧 恻甲量那理.欧姆表是测量电阻的仪表,其现是由电流 的头、卜流电源、电位器和红、黑二表笔串联而成.虚线框内是欧姆表的内部结构简化,那么r+Ro+R即为欧姆表的内阻R因:附3R所对J如中的电路C和Q调偏电流最大电流

3、都可标以“0Q的数值,由于我们总可以选择R的值以保证当R=0时流过表头的电流恰好等于它的满刻度电流Ig.2、磁电式电流表及电压表的刻度是均匀的,欧姆表的刻度却很不均匀,越向左边越密.这是由于刻度的疏密程度取决于导数dI/dRx,由通过表头的电流表达式E7ZZ-、2(rRgRoRx)上式说明R越大dI/dRx越小,故越向左边刻度越密.3、电流表及电压表的刻度都是从0到某一确定的值,因此每个表都有一个确定的量程.但欧姆表的刻度却总是从0到 8 欧.那这是否说明所有的欧姆表都有相同的刻度？是否欧姆表不存在量程问题？不是的!要熟悉这个问题先让我们再熟悉一下欧姆表的中值电阻.欧姆表在每次换挡位后测量电阻

4、前都必须进行欧姆调零,即将两表笔短接,调节调零旋钮使指针指到电流表的满刻度.因此当R=0时表头电流等于它的满刻度电流Ig,所以把ER=0和I=Ig代入1.可得：IgrRgR0Rxg所以_LrRgR.Ig(rRgR)Rx而rRg己欧姆表的内阻是一定的,所以每一个R值都对应一个确定的I/Ig值.I/I这个数值是很有实际意义的,正是它唯一地决定着表针的位置.例如当I/Ig=1时,I=Ig,表针指最右端；例如当I/Ig=1/2时,I=Ig/2,表针指在刻度盘的中央处,等等.可以这样理解： 每个R值决定一个I/Ig值,而每个I/Ig值又决定一个表针位置.如果两个欧姆表有不同的rRgR值,同一R就对应不同

5、的I/Ig值,即对应不同的表针位置,它们的刻度情况就不一样.反之,只要两个欧姆表的rRgR.值相等,它们的刻度情况就完全相同可以共用一个刻度盘.欧姆表的rRgR.叫做它的中值电阻简称中值.由于当R=rRgR时,可得I/Ig=1/2,表针恰指正中.换句话说：中值电阻唯一地决定了欧姆表的刻度.中值电阻一经确定,刻度盘的刻度便将全盘定局.当Rx的值分别为R中的2倍、3倍、4倍时,电流表中的电流I分别为满度电流Ix的1/3、1/4、1/5即电表指针的偏转角度为满刻度时的1/3、1/4、1/5当Rx的值分别为R中的1/2、1rRgR0RxdRx/3、1/4时,电表指针的偏转角度分别为满偏时的2/3、3/

6、4、4/5所以,欧姆表的表盘的刻度是不均匀的.那如何改变欧姆表的测量范围,实现欧姆表的不同倍率呢？虽然任何欧姆表的刻度都从0到OO欧,但由于欧姆表的刻度却很不均匀,越向左边刻度越密,所以当被测电阻R很大时就难以得到准确读数.以人教版新课程教材选修3-1课本第69页的欧姆表的刻度盘为例,中间刻度为15,如中值电阻为15欧,当Rx在100欧以上时,读数已很困难,当Rx在1000欧以上时,甚至无法读数.要想准确地测出1000欧左右的阻值,应该换用一个中值电阻较大的欧姆,设想有一个欧姆表,其中值电阻为1500欧,是前面欧姆表的中值电阻的100倍,那么可以证实,只要把前面表的每个刻度值乘以100,便可得

7、到该表的刻度值.于是当R=1000欧时,表的指针将指在中间附近,读数便准确多.反之,对于小的R值例如几欧 ,那么中值电阻为1500欧的表测量就不如前面的表准确.所以测量大电阻时要用中值大的欧姆表,反之那么要用中值小的欧姆表.实际使用的欧姆表都几个中值几挡,为了统一使用一个刻度盘,相邻中值之比总是10或100.例如,最常用的欧姆表有X1、X10、X100、X1000,等挡.使用X1挡时,中值就是刻度盘正中的欧姆值；使用X10挡时,中值是刻度盘正中数值的10倍,因而其他刻度值也应乘以10.其余各挡以此类推.由此可知,要改变欧姆表的测量范围,实现欧姆表的不同倍率,就是使表盘上的刻度都扩大相同的倍数,

8、中值电阻也不例外.而中值电阻就等于欧姆表的内阻,所以也就是改变欧姆表的内阻,根据R中R内rRgR0E可知改变欧姆表的内阻,有两种途径：1g改变电源电动势或改变电路中的最大电流Ig值.在2022年苏、 锡、 常、 镇四市高三教学物理试题中的实验题中,要改装成两种倍率 如“X1、“X10的欧姆表,而图2和图3所对应的电路中的电源均只有一个,那么只通过改变电路中的最大电流Ig值来改变中值电阻.而图3中无论是接C还是d,使电流表满偏的最大电流是一样的,那么所对应的欧姆表的内阻相同,即中值电阻相同,也就是对应同一个倍率,而图2中接a和接b,使电流表满偏的最大电流是不一样的,那么所对应的欧姆表的内阻不相同

9、,即中值电阻不相同,从而实现了不同的倍率,所以选图2.又由于图2中接b端时的最大电流比接a端时小,由R中R内rRgR且可知,接b端所1g对应中值电阻大,那么这时的欧姆表是较大的倍率挡.现在我们再来看看人教版选修3-2.8-5,画的是多量程多用电表示意图1“多用电表节中,第68页的插图中图教材中说明图中电流、电压、电阻挡各有两个量程,观察电路图可知,1、2挡为电流挡；5、6挡为电压挡；而3、4挡应为电阻挡.但仔细观察电路图,发现3、4支路的差别在于支路4多串联了一个定值电阻R,这样真的能起到实现不同的倍率吗？欧姆表在测量电阻之前首先要进行欧姆挡调零,即将红黑表笔短接,再调节可变电阻,使电路中的电流到达满偏,不难发现,3、4支路在调零时由于表头相同,且电源的电动势也一样,那么满偏时电路中的总电阻是一样的,虽然支路4中多了一个定值电阻,但调零时可变电阻将调得更小.所以教材中的电路图在开关打到3、4挡时所对应的欧姆表的中值电阻是相同的,所以倍率也是相同的那如何来实现欧姆表的不同倍率,从而到达改变量程的目的？一般有两种途径：一是电路中的最大电流Ig值不变而改变电源电动势,可以在教材